AI Dataset
Физики математически зафиксировали причудливый «кристалл пространства-времени», который может либо раствориться, либо схлопнуться в микроскопическую черную дыру после незначительного изменения энергии. Их прорыв произошел благодаря необычному приему, включающему бесконечное множество измерений, что потенциально может дать исследователям новый инструмент для изучения первичных и микроскопических черных дыр.
Большинство известных черных дыр связаны с бурными космическими событиями, включая гибель массивных звезд. Однако теоретически строгого нижнего предела размера не существует. Чрезвычайно малые черные дыры могут возникать в особых критических состояниях, в которых даже крошечное добавление энергии может определить, распадется ли система или коллапсирует.
Подобные условия могли существовать в ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва, когда материя и энергия были сконцентрированы в крайне хаотичной среде. Такие обстоятельства потенциально могли привести к образованию первичных черных дыр.
Компьютерное моделирование уже показало, что эти необычные критические структуры должны быть возможны. Задача заключалась в поиске математического описания, которое могло бы воспроизвести результаты моделирования. Исследователи из Университета имени Гёте во Франкфурте и Венского технического университета сделали это с помощью формулы, которую можно вычислить аналитически, используя, по словам ученых, по сути, бумагу и карандаш.
Как малейшее изменение может привести к краху
«Иногда крошечной, казалось бы, незначительной причины достаточно, чтобы вызвать огромные и драматические изменения», — говорит профессор Даниэль Грумиллер из Венского технического университета. «Возьмем, к примеру, жидкую воду при температуре ноль градусов Цельсия. Очень небольшого изменения достаточно, чтобы вода замерзла. Затем молекулы воды спонтанно выстраиваются в упорядоченную структуру и образуют кристалл льда».
Теория относительности Эйнштейна предполагает, что пространство-время может претерпевать нечто концептуально подобное. Материя влияет на геометрию пространства-времени, и, следовательно, изменения в распределении частиц могут изменять его кривизну.
«Мы говорим, что пространство-время искривляется под действием массы», — объясняет Кристиан Эккер из Института теоретической физики Франкфуртского университета имени Гёте. «Крупные объекты, такие как звезды, сильно искривляют пространство-время — например, мы можем наблюдать это, когда лучи света отклоняются массивными звездами. Но меньшие массы также вызывают искривление пространства-времени, просто в меньшей степени».
В критических условиях эта кривизна может образовывать повторяющийся узор в пространстве и времени. Исследователи описывают получившуюся структуру как своего рода «пространственно-временной кристалл». Процесс, приводящий к этому тонко сбалансированному состоянию, известен как критический коллапс.
«Этот пространственно-временной кристалл — очень своеобразный и захватывающий объект, — говорит Грумиллер. — Это своего рода промежуточное состояние, нестабильная точка, которая может развиваться в двух разных направлениях. Он может просто снова раствориться, оставив после себя обычное пространство-время, заполненное свободно движущимися частицами. Но если добавить крошечное количество энергии, эволюция пойдет совершенно другим путем: неприметный пространственно-временной кристалл превратится в черную дыру».
Предсказание о существовании чёрной дыры, датированное 1993 годом.
В 1993 году компьютерное моделирование впервые показало, что черные дыры могут спонтанно образовываться в результате такого рода критического поведения. Физики десятилетиями пытались воспроизвести этот процесс с помощью математических уравнений, но вывод необходимых формул оказался чрезвычайно сложным.
Исследователи из Вены и Франкфурта нашли способ обойти проблему, изменив количество измерений, в которых они проводили вычисления.
«Наша Вселенная имеет четыре измерения — три измерения пространства и одно измерение времени, — объясняет Кристиан Эккер. — Но в принципе, ничто не мешает нам записать физические уравнения для большего числа измерений — пяти измерений, сорока двух измерений или даже бесконечного множества».
Может показаться, что добавление измерений сделает и без того сложную задачу еще более запутанной. Однако, как ни удивительно, может произойти обратное. Исследователи обнаружили, что некоторые сложные вычисления значительно упрощаются, когда число измерений стремится к бесконечности.
Решение задач четырехмерной физики с бесконечными измерениями
Сначала команда анализирует проблему в этой гипотетической обстановке с бесконечным числом измерений. Затем исследователи могут изучить, можно ли перенести полученное решение в вселенную с меньшим числом измерений, включая четырехмерное пространство-время, в котором мы живем.
Этот математический обходной путь позволил ученым получить информацию о критическом коллапсе, которую ранее было крайне сложно получить аналитическим путем.
«Наша методика оказалась удивительно стабильной. В зависимости от требуемой точности мы можем систематически улучшать наши формулы, используя дополнительные методы приближения», — говорит Флориан Экер из Венского технического университета. «Это дает нам новый метод изучения явлений, связанных с черными дырами, которые ранее нельзя было анализировать аналитически».
Vanishingly subtle humor
(c) by Valery Shmelev If you want to have an advantage
The word Oflameron is an artificially created word by Valery Shmelev in 1994
https://www.tumblr.com/blog/sci-fi-screenplay
https://github.com/vallshmeleff/ai-prompts-for-screenplay-plan/tree/main
https://www.tumgik.com/sci-fi-screenplay
No comments:
Post a Comment